ANSYS梁单元自定义截面

 ANSYS梁单元自定义截面

梁单元作为一种简单且高效的计算单元，在结构分析尤其是建筑结构中得到广泛的应用。使用梁单元可以避免将结构中梁柱全部转换为实体单元，从而降低了计算量，且梁单元结构形式简单，求解精度也相对较高。在ANSYS中，梁单元基本上可以分为线性单元和二次单元，二者之间计算理论不同，经典的二次单元即BEAM189单元的积分点如下图所示：

在ANSYS中可以为BEAM单元定义截面，其中大部分经典的截面形式都包含在ANSYS的截面库中，但是经典的梁单元计算时截面方向分为四个单元，这对于一般计算来说是足够的，但如果需要仔细分析截面方向的内力，可能就略显的粗糙了。除此之外，钢管混凝土、组合梁之类也都是异形梁截面，此时标准截面库中的数据也没什么用。针对这个问题存在两种解决方式，一种是使用ASEC自定义截面参数，这个命令不管截面如何，只需要给出截面相关的信息即可，截面的信息输入如下图所示：

至于这些截面的参数可以使用简单的截面计算工具得到，如果是钢筋混凝土梁这种比较复杂的复合梁，那么需要使用Xtract之类的截面有限元软件进行计算。将截面信息填入。采用ASEC的截面输入方式计算效率高，截面信息准确的话，精度也不差，但缺点是不能输出截面积分点和栅点的数据。

另一种方式就是自定义截面，其基本思路如下：

1.设定MESH200单元，建立截面几何形状；

2.用MESH200单元划分截面，并保存截面数据；

3.建立计算几何模型，读取截面数据；

4.赋予模型截面，施加边界条件计算；

5.后处理。

下面以一个开洞矩形梁作为分析，截面尺寸(m)如下图所示：

在ANSYS中选择MESH200单元，之后建立截面几何模型并划分网格，如下图所示：

之后直接写入到文件中，如下图所示：

也可以用下面的命令流直接写入：

截面保存完成之后，清理数据库从新建立分析模型，并用下面的命令读取刚才写入的截面：

赋予截面后形成的有限元模型如下图所示：

之后设定相应的边界条件，加载即可，下图给出了计算的Mises应力图：

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